西门子中国授权代理商软件

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可编程控制器控制系统设计方法

一、问题提出

可编程控制器技术主要是应用于自动化控制工程中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求合理组合成控制系统，在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。

二、可编程控制器控制系统设计的基本步骤

1 ．系统设计的主要内容

（ 1 ）拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据；

（ 2 ）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；

（ 3 ）选定 PLC 的型号；

（ 4 ）编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图；

（ 5 ）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计；

（ 6 ）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；

（ 7 ）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；

（ 8 ）编写设计说明书和使用说明书；

根据具体任务，上述内容可适当调整。

2 ． 系统设计的基本步骤

一、使用Step 7 MicroWin V3.1或V3.2编程时：
1、在 Step 7 MicroWin V3.1或V3.2 中新建一个项目。
2、输入程序，编译正确后在文件菜单中导出为 AWL 文件。
3、打开仿真软件，点“配置”-“CPU 型号”(或在已有的CPU图案上双击)。
4、在弹出的对话框中选择CPU型号，要与你项目中的型号相同。
5、点击“程序”-“载入程序”(或工具条中的2个按钮)。
6、会有个对话框，只选择“逻辑块（L）”并选择Step 7 MicroWin的版本“V3.1”或“V3.2”，点击“确定”。
7、将先前导出的 AWL 文件打开。
若6步选择全部，则此时会提示无法打开文件，这里出现错误的原因是无法打数据块和CPU配置文件，不要管它，直接确定。
8、点击“查看（E）”－“内存监视（M）”(或工具条中的12个按钮)输入想要监视的地址。
9、点“PLC”-“运行”(或工具栏上的绿色三角按钮)，程序已经开始模拟运行。
二、使用Step 7 MicroWinV4.0编程时
1、在 Step 7 MicroWin V4.0中新建一个项目。编译正确后转换成STL编程语言界面（查看（V）－STL(S)）。
2、程序复制：。选择需要仿真的程序（用鼠标拖黑）然后点击“编辑”→“复制”。注意：在Step 7 MicroWinV4.0的STL编程语言界面复制时，完整复制指令，例如前面包含网络序号“NETWORK1”而后面不能有多余的程序空行等。
3、打开仿真软件，点“配置”-“CPU 型号”(或在已有的CPU图案上双击)。
4、在弹出的对话框中选择CPU型号，要与你项目中的型号相同。
5、点击“程序（P）”-“粘贴程序（OB1）”(或工具条中的3个按钮)。Step 7 MicroWinV4.0中的STL程序就被粘贴到模拟软件中。
6、点击“查看（E）”－“内存监视（M）”(或工具条中的12个按钮)输入想要监视的地址。
7、点击“PLC”-“运行”(或工具栏上的绿色三角按钮)， 程序已经开始模拟运行。
西门子S7－200的仿真软件Simulation1.2版是从西班牙原版1.2直接汉化过来的，支持TD200仿真界面和增减计数器等多种指令。Simulation1.1版则在汉化版中打开TD200仿真界面后出现非法操作的问题。在Simulation1.2版中仿真，根据编程软件Step7 MicroWin的版本按照上述步骤二操作。在Simulation1.1版中仿真，则两种方法均可。
另外补充一下，用Step 7 MicroWin V3.1编程，在Simulation1.2版中仿真，可以粘贴程序的数据块，方法同“粘贴程序（OB1）：
1、在Step 7 MicroWin V3.1 中复制数据块的全部内容。
2、在Simulation1.2版中点击“程序（P）”-“粘贴数据（DB1）”(或工具条中的4个按钮)。
Simulation2.0英文版软件中的TD200仿真己经好用了。在Step 7 MicroWin V4.0中编程后导出扩展名为.mwp ，然后在Simulation2.0“载入程序”，数据块仍需要先在Step 7 MicroWinV4.0复制，再在Simulation2.0中“粘贴数据（DB1）”

对于plc系统的故障检测法：一摸、二看、三闻、四听、五按迹寻踪法、六替换法。一摸，查CPU的温度高不高，CPU正常运行温度不超过60℃，因手能接受的温度为人体温度37～38℃，手感为宜;二看，看各板上的各模块指示灯是否正常;三闻，闻有没有异味，电子元件或线缆有无烧毁;四听，听有无异动，镙丝钉松动、继电器正常工作与否，听现场工作人员的反映情况;五出现故障根据图纸和工艺流程来寻找故障所在地;六对不确定的部位进行部件替换法来确定故障。

PLC的编程及使用特点

 1．编程方法简单易学 

    梯形图是使用得多的PLC的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只需花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。

    梯形图语言实际上是一种面向用户的语言，PLC在执行梯形图程序时，将它“翻译”成汇编语言后再去执行。

  2．功能强，性能价格比高     

  一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非    常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。 

  3．硬件配套，用户使用方便，适应性强 

  PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和中小型交流接触器。 

  硬件配置确定后，通过修改用户程序，就可以方便快速地适应工艺条件的变化。 

  4．可靠性高，抗干扰能力强 

    传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的十分之一到百分之一，因触点接触不良造成的故障大为减少。   

    PLC使用了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC大用户公认为可靠的工业控制设备之一。 

  5．系统的设计、安装、调试工作量少 

    PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 

    PLC的梯形图程序可以用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，如果掌握了正确的设计方法，设计梯形图的时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。 

    可以在实验室模拟调试PLC的用户程序，输入信号用小开关来模拟，可通过PLC发光二极管观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。 

  6．维修工作量小，维修方便 

    PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息方便地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。 

  7．体积小，能耗低 

    对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PIC的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的l/2~1/10。 

    PLC控制系统的配线比继电器控制系统的少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少很多安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。